DE899571C

DE899571C - Device for the treatment of substances, in particular liquids, with sound waves

Info

Publication number: DE899571C
Application number: DEA2870D
Authority: DE
Inventors: Dr Heinz Thiede
Original assignee: ALTAS WERKE AG
Current assignee: ALTAS WERKE AG
Priority date: 1942-01-03
Filing date: 1942-01-03
Publication date: 1953-12-14

Description

Vorrichtung zur Behandlung von Stoffen1 insbesondere von Flüssigkeiten, mit Schallwellen Bei der Beeinflussung von Stoffen durch Schallwellen, insbesondere Ultraschallwellen, läßt man die schallabstrahlende Fläche der Schallerzeuger entweder unmittelbar oder unter Vermittlung einer Kopplungsflüssiglieit oder eines anderen Kopplungskörpers auf das zu behandelnde Gut einwirlren. Bei der unmittelbaren Einwirkung wurde bisher der Schallerzeuger entweder in den oben offenen, das zu behandelnde Gut enthaltenden Behälter eingetaucht oder vollständig in den Behälter eingebaut, so daß er von dem zu behandelnden Gut und dem Behälter vollkommen umschlossen war.Device for the treatment of substances1 in particular liquids, with sound waves When influencing substances with sound waves, in particular Ultrasonic waves, one leaves the sound-emitting surface of the sound generator either directly or with the mediation of a coupling fluid or another Whirl the coupling body onto the material to be treated. At the direct impact so far the sound generator was either in the open top, the one to be treated Well-containing container immersed or completely built into the container, so that it was completely enclosed by the goods to be treated and the container.

Eine solche Anordnung ist jedoch für manche Zwecke ungeeignet, insbesondere ist sie für die Behandlung von Schmelzen oder sonstigen Stoffen bei hoher Temperatur unvorteilhaft, weil die Schwinger dem unmittelbaren Einfluß der hohen Temperatur ausgesetzt sind .und eine Kühlung nur schwer durchzuführen ist. Bei den in das zu behandelnde Gut einzutauchenden Schallerzeugern kann zwar, soweit diese aus dem Gut herausragen, eine Kühlung vorgesehen sein; es besteht aber der Nachteil, daß die Beschallung nur von oben, nicht aber von der Unterseite her erfolgen kann. Hierfür hat man deshalb bisher stets die indirekte Behandlung unter Vermittlung eines Kopplungskörpers angewandt, und zwar wurde entweder der Schallerzeuger mit seiner strahlenden Fläche von außen gegen die Wand bzw. den Boden des das zu behandelnde Gut enthaltenden Behälters angedrückt oder zwischen den Behälter und die strahlende Fläche des Schwingers noch eine Kopplungsflüssigkeit eingeschaltet. Diese Lösungen sind jedoch .unvorteilhaft, weil dabei starke Verluste an Schallenergie auftreten, die einen wirtschaftlichen Betrieb und damit eine Anwendung im großen ausschließen.However, such an arrangement is unsuitable for some purposes, in particular it is used for the treatment of melts or other substances at high temperature unfavorable because the transducers are directly affected by the high temperature are exposed. and cooling is difficult to carry out. With those in that too To be treated good to be immersed sound generators can, as far as they come from the Stand out well, cooling can be provided; but there is the disadvantage that the sound can only come from above, but not from below. Therefor Therefore, up to now one has always had the indirect treatment with the mediation of a coupling body applied, either the sound generator with its radiating surface from the outside against the wall or the bottom of the material to be treated Pressed on the container or between the container and the radiant Surface of the transducer still switched on a coupling liquid. These solutions are, however, disadvantageous because of the great loss of sound energy. which exclude an economical operation and thus an application on a large scale.

Erfindungsgemäß lassen sich die oben beschriebenen Mängel dadurch vermeiden, daß die schallabstrahlenden Schwinger durch eine Offnun,g in der Wand des das zu behandelnde Gut enthaltenden Behälters in diesen hineinragen und im Bereich des Schwingungsknotens mit der Wand abdichtend verbunden sind. Auf diese Weise kann erreicht werden, daß der Schwinger zwar selbst unmittelbar in die zu behandelnde Flüssigkeit od. dgl. eintaucht, dabei aber trotzdem gegen die Wand des Behälters abgedichtet ist, ohne den Behälter selbst zum Mitschwingen zu erregen, was Schwingungsverluste verursachen würde. Man kann auch eine unmittelbare Berührung zwischen Schwingungserzeuger und zu behandelndem Gut gänzlich vermeiden, indem man zwei miteinander gekoppelte Schwinger verwendet, von denen der eine lediglich als Schwingungserzeuger dient und den anderen auf das zu behandelnde Gut einwirkenden Schwinger, der im Bereich seines Schwingungsknotens mit der Wand des Behälters verbunden ist, durch Kopplung in seiner Eigenschwingung erregt. According to the invention, the above-described deficiencies can thereby avoid that the sound radiating transducers through an opening in the wall of the container containing the material to be treated protrude into this and in the area of the vibration node are sealingly connected to the wall. That way you can can be achieved that the transducer itself directly into the to be treated Liquid or the like immersed, but still against the wall of the container is sealed without exciting the container itself to vibrate, which causes vibration losses would cause. One can also have a direct contact between the vibrator and avoid items to be treated entirely by coupling two together Used vibrators, one of which is only used as a vibration generator and the other oscillator acting on the material to be treated, the one in the area its node of vibration is connected to the wall of the container by coupling excited in its own vibration.

Dabei besteht die vorteilhafte Möglichkeit, den erregenden Schwinger vollkommen in einen Kühltopf einzuschließen, indem sowohl der das Behandlungsgut enthaltende Behälter als auch der den erregenden Schwinger umschließende Kühltopf in einem Schwingungsknoten gegen den indem Flüssigkeit od.dgl. eintauchenden Schwinger abgedichtet sind. Gegebenenfalls ist es von Vorteil, einen in Oberwellen erregten Schwinger vorzusehen und zur Abdichtung für den Kühltopf einerseits und den das zu behandelnde Gut enthaltenden Behälter andererseits verschiedene Schwingungsknoten zu benutzen.There is the advantageous possibility of the exciting oscillator to be completely enclosed in a cooling pot, both of which is to be treated Containing container as well as the cooling pot surrounding the exciting oscillator in a vibration node against the liquid or the like by adding. immersing transducer are sealed. It may be advantageous to use one that is excited in harmonics To provide oscillators and to seal the cooling pot on the one hand and the To be treated container containing on the other hand different vibration nodes to use.

In der Zeichnung ist die Erfindung in zwei Ausführungsbeispielen veranschaulicht. In the drawing, the invention is shown in two exemplary embodiments illustrated.

Als-Schallerzeuger ist in den beiden dargestellten Ausführungsformen ein gekoppeltes Schwingungssystem vorgesehen. Es besteht aus einem elektrisch erregten Schwinger a, beispielsweise Magnetostriktionsschwinger, der am einen Ende unmittelbar mit einem zweiten Schwinger, beispielsweise einem Porzeilanstab b, gekoppelt ist. Zu diesem Zweck werden die beiden Schwinger a und b mit ihren einander zugewandten Endflächen durch eine in den 5 chwingungsknoten der beiden Schwinger angreifende Verspannung c gegeneinandergedrückt. As a sound generator is in the two illustrated embodiments a coupled vibration system is provided. It consists of an electrically excited Oscillator a, for example magnetostriction oscillator, which is immediately at one end is coupled to a second oscillator, for example a porcelain rod b. For this purpose, the two transducers a and b are facing each other End faces through one acting in the 5 vibration nodes of the two oscillators Bracing c pressed against each other.

Der Schwinger b ragt mit seinem freien Ende d durch den Boden eines Behälters f, der das zu behandelnde Gut aufnimmt, in diesen Behälter hinein. The oscillator b protrudes with its free end d through the bottom of a Container f, which receives the material to be treated, into this container.

Dabei ist die Behälterwand bzw. der Boden des Behälters im Schwingungsknoten, in dem die Verspannung c angreift, abdichtend mit dem Schwinger b verbunden. Da der Schwingungsknoten des Stabes b in Ruhe bleibt, wird bei dieser Verbindung des Schwingers mit dem Behältern der Behälter seinerseits nicht zum Mitschwingen erregt, sondern bleibt ebenfalls in Ruhe. Schwingungsverluste treten somit nicht auf. Der Boden des Behälters f ist nach außen zu einem Flansch im erweitert und kann mit Hilfe eines Gegenfiansches i an einer Wulst k des Schwingers b unter Zwischenlage einer Dichtung m befestigt werden.The container wall or the bottom of the container is in the vibration node, in which the bracing c acts, sealingly connected to the oscillator b. There the vibration node of the rod b remains at rest, becomes with this connection of the Oscillator with the container the container itself is not excited to vibrate, but also remains calm. Vibration losses therefore do not occur. Of the The bottom of the container f is expanded to a flange in the outward direction and can with With the help of a counter flange i on a bead k of the oscillator b with an intermediate layer a seal m to be attached.

Der Behälter f kann, wie in Abb. I dargestellt, in seinem unteren Teil zylindrisch ausgebildet sein und sich eng an den Schwinger b anpassen, so daß zwischen dem Schwinger und dem Behälter nur ein schmaler, das freie Schwingen ermöglichender Spalt verbleibt. Von der Strahifläche n des Schwingers b ausgehend ist der Behälter f trichterförmig erweitert. Gegebenenfalls, insbesondere bei dünnflüssigem Behandlungsgut, kann aber auch, wie in Abb. 2 veranschaulicht, der Behälter J schon in seinem unteren Teil weit gehalten sein. The container f can, as shown in Fig. I, in its lower Part be cylindrical and adapt closely to the transducer b, so that between the oscillator and the container only a narrow one that enables free oscillation Gap remains. The container is based on the beam surface n of the oscillator b f widened in a funnel shape. If necessary, especially in the case of thin-bodied items to be treated, but can also, as illustrated in Fig. 2, the container J already in its lower Partly be held wide.

Der erregende Schwinger a ist von einem Kühltopf g umschlossen, der ebenfalls im Schwingungsknoten des Schwingers b dichtend mit diesem bzw. dem Flansch h verbunden ist und einen Ein- und Austritt o bzw. p für das Kühlmittel aufweist. The exciting oscillator a is enclosed by a cooling pot g, the also in the vibration node of the vibrator b, sealing with this or the flange h is connected and has an inlet and outlet o and p for the coolant.

In Abb. 2 ist ein Schwingungssystem dargestellt, bei dem der erregte Schwinger b in einer Oberschwingung seiner Eigenfrequenz erregt wird. Eine derartige Schwingung hat mehrere Schwingungsknoten. Hierbei sind der Behälter f und der Kühltopf g in verschiedenen Schwingungsknoten mit dem Schwinger b verbunden. Eine solche Ausführung eignet sich besonders für die Behandlung von Stoffen bei hoher Temperatur, z. B. von Schmelzen, Wo es darauf ankommt, den Schwinger a gegen unzulässige Erwärmung durch das zu behandelnde Gut zu schützen. In Fig. 2 a vibration system is shown in which the excited Vibrator b is excited in a harmonic of its natural frequency. Such a one Vibration has several nodes. Here are the container f and the cooling pot g connected to vibrator b in different vibration nodes. Such Execution is particularly suitable for the treatment of fabrics at high temperature, z. B. of melts, where it matters, the oscillator a against excessive heating to be protected by the property to be treated.

Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Beispiele beschränkt, vielmehr sind noch mancherlei Abänderungen und auch andere Ausführungen möglich, insbesondere kann sie auch sinngemäß angewandt werden, wenn -der Schallerzeuger selbst auf das zu behandelnde Gut zur Einwirkung gebracht werden soll. The invention is not limited to the examples shown, rather, many changes and other designs are still possible, in particular, it can also be used accordingly if -the sound generator is to be brought to act even on the material to be treated.

Claims

PATENT CLAIMS: I. Device for the treatment of substances, in particular of liquids, with sound waves, characterized in that the sound emitting Oscillator through an opening in the wall, preferably in the bottom of the one to be treated Substance or the container containing the sound medium protrudes into this and in the area of the vibration node is sealingly connected to the wall of the container.

2. Apparatus according to claim I, Qgelçzeichen durCh the use two coupled transducers, an electroacoustic transducer and one of this mechanically excited, coupled in the antinode, and the opening of the container final rod wrench for transmission the Sound vibrations from the electroacoustic transducer to the liquid in the container.

3. Apparatus according to claim I and 2, characterized in that the connecting means for coupling the electroacoustic transducer with the sound-transmitting one Vibrators are independent of the closure of the container by the sound-transmitting Schwinger.

4. Device according to claims I to 3, characterized in that that the sound-transmitting oscillator is excited in one of its harmonics and that the container containing the material to be treated and the cooling pot for the electroacoustic transducer in different vibration nodes with the sound transmitting Transducers are connected.

Cited publications: German Patent No. 64I 027; L. Bergmann, The ultrasound, 2nd ed., 1939, 5 53.